1、電力系統(tǒng)自動(dòng)化,電力系統(tǒng)自動(dòng)化的基本任務(wù),目標(biāo)：安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì) 保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行和對(duì)電力用戶安全可靠供電。 保證電能質(zhì)量，保持頻率、電壓、波形合格。 按照公平、公正的原則合理安排發(fā)電，實(shí)現(xiàn)發(fā)電資源的優(yōu)化利用 。,電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖：,電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容：,調(diào)度自動(dòng)化,發(fā)電廠自動(dòng)化；變電站自動(dòng)化；調(diào)度自動(dòng)化；配電網(wǎng)自動(dòng)化,配電網(wǎng)自動(dòng)化,調(diào)度自動(dòng)化與配電網(wǎng)自動(dòng)化的關(guān)系,能量管理系統(tǒng)（Energy Management System） 配電管理系統(tǒng)（Distribution Management System） 一般認(rèn)為，配電管理系統(tǒng)（DMS）和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的能量管理系統(tǒng)（EMS）處于同

2、一層次的。二者不同之處是EMS涉及發(fā)、輸電系統(tǒng)，DMS是管理配電系統(tǒng)。,電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展,局部子系統(tǒng)管理系統(tǒng) 經(jīng)典控制理論 現(xiàn)代控制理論 電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)理論階段,調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展,調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展歷程： 40年代：出現(xiàn)模擬屏，直觀展示系統(tǒng)狀態(tài) 50年代：布線邏輯的遠(yuǎn)動(dòng)裝置及機(jī)電式的調(diào)頻裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)電控制（AGC） 60年代：利用數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度（EDC） 70年代：經(jīng)濟(jì)調(diào)度轉(zhuǎn)移為安全調(diào)度，電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)出現(xiàn) 80年代：電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)頻和有功功率經(jīng)濟(jì)分配的裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)結(jié)合，成為SCADA/AGCEDC系統(tǒng) 90年代：增加電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用軟件（PAS） 形成能量

3、管理系統(tǒng)（EMS）,配電自動(dòng)化的發(fā)展,配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程： 上世紀(jì)70年代，故障自動(dòng)隔離(饋線自動(dòng)化FA) 、對(duì)用戶的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表(AMR) ； 上世紀(jì)80年代初期，負(fù)荷控制技術(shù)（LCM）。但由于技術(shù)限制，無(wú)法形成完整的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)； 上世紀(jì)80年代后期，將配網(wǎng)單項(xiàng)自動(dòng)化通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)。建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和分布式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上。 其它發(fā)展：PAS軟件，配網(wǎng)的地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS ）,1 調(diào)度自動(dòng)化,功能：電能調(diào)度 任務(wù)：1 預(yù)測(cè)負(fù)荷； 2 編制發(fā)電計(jì)劃； 3 倒閘操作； 4 經(jīng)濟(jì)調(diào)度； 5 事故處理 配備的設(shè)備：監(jiān)視設(shè)備；操作設(shè)備,寧夏電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)視總表,電網(wǎng)

4、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能：,監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集功能（SCADA）； 狀態(tài)估計(jì)功能（SE）； 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ埽∟TA）； * 自動(dòng)發(fā)電控制功能 (AGC)； 經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制功能 (EDC)； 安全分析功能 （SA）； 最優(yōu)潮流（OPF）； 自動(dòng)電路恢復(fù)（ACR） 負(fù)荷預(yù)測(cè)功能（LF）； 調(diào)度員仿真培訓(xùn)功能（DTS）。,電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成, ,信道,信道,發(fā)電廠,調(diào)制和解調(diào)器,通信設(shè)備,運(yùn)行狀態(tài) 和參數(shù),控制和調(diào) 節(jié)命令,電力設(shè)備 自動(dòng)裝置,RTU,變電站,調(diào)制和解調(diào)器,通信設(shè)備,運(yùn)行狀態(tài) 和參數(shù),控制和調(diào) 節(jié)命令,電力設(shè)備 自動(dòng)裝置,RTU,調(diào)制和解調(diào)器,調(diào)度中

5、心,通信設(shè)備,調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng),人機(jī)聯(lián)系設(shè)備,調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng),遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng),電力系統(tǒng),2 發(fā)電廠、變電站自動(dòng)化,發(fā)電廠 功能：電能產(chǎn)生 控制任務(wù)：頻率/有功控制；電壓/無(wú)功控制 配備的設(shè)備：調(diào)速器；自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置,變電站 功能：電能變換 控制任務(wù)：有功（負(fù)荷）控制；電壓/無(wú)功控制 配備的設(shè)備：低頻減負(fù)荷控制；電壓無(wú)功控制（VQC）,發(fā)電廠、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能：,一 繼電保護(hù)功能 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)繼電保護(hù)主要包括輸電線路保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、小電流接地系統(tǒng)自動(dòng)選線、自動(dòng)重合閘。 二 監(jiān)視控制功能（ SCADA功能） 1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理，包括模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈

6、沖量及數(shù)字量等；2 運(yùn)行監(jiān)視功能 3 故障錄波與測(cè)距功能；4 事故順序記錄與事故追憶功能；5 控制及安全操作閉鎖功能 6 數(shù)據(jù)處理與記錄功能 三 自動(dòng)控制裝置的功能 1 頻率、有功控制；2 電壓、無(wú)功控制；3 低頻減負(fù)荷控制；4 備用電源自投控制 四 遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能 變電站綜合自動(dòng)化的通信功能包括系統(tǒng)內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的通信和自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信兩部分。,發(fā)電廠、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),分層分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng),分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng),3 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信基本概念,遠(yuǎn)動(dòng)通信,遠(yuǎn)動(dòng)（TeleControl)的定義 遠(yuǎn)動(dòng)，就是利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，對(duì)遠(yuǎn)方的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)

7、程測(cè)量、遠(yuǎn)程信號(hào)、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。,遠(yuǎn)動(dòng)通信,遠(yuǎn)動(dòng)的任務(wù) 將表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的各發(fā)電廠和變電站有關(guān)的實(shí)時(shí)信息采集到調(diào)度控制中心 把得到控制中心的命令發(fā)往發(fā)電廠和變電站 遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào) 、遙視,遠(yuǎn)動(dòng)通信的基本結(jié)構(gòu),數(shù)字通信模型,通信基本概念,數(shù)字通信 傳輸信道 數(shù)字通信網(wǎng) 差錯(cuò)控制 傳輸方式 同步方式 通信規(guī)約,4 配電網(wǎng),功能：電能分配 任務(wù)：用戶負(fù)荷控制；電壓/無(wú)功控制；抄表 配備的設(shè)備：負(fù)荷控制系統(tǒng)；電壓無(wú)功控制設(shè)備；遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng),配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能：,監(jiān)視控制功能：配電網(wǎng)的SCADA功能 故障控制(即保護(hù)功能)：饋線自動(dòng)化(FA) 電能質(zhì)量控制：電壓控制、頻率控制

8、 線路損耗控制：優(yōu)化控制 用戶負(fù)荷控制及需方用電管理(DSM) 遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(AMR) 配電網(wǎng)的地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS）,配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),配電自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),5 電網(wǎng)的分級(jí)調(diào)度與管理,電力系統(tǒng)電壓等級(jí),220kv500kv超高壓電網(wǎng)。構(gòu)成大區(qū)電網(wǎng)的骨架和大區(qū)電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線 110kv220kv輸電網(wǎng)。構(gòu)成復(fù)雜的輸電網(wǎng)絡(luò)，在各地區(qū)間傳輸電能 35kv110kv供電網(wǎng)。由樞紐變電站送電到靠近負(fù)荷區(qū)的本地變電站 10kv配電網(wǎng)。本地變電站送電到居民區(qū)的桿上變壓器或配電室,分級(jí)調(diào)度,電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例明確，調(diào)度機(jī)構(gòu)分為五級(jí)即 國(guó)家調(diào)度機(jī)構(gòu) 跨省、自治區(qū)、直轄市調(diào)度機(jī)構(gòu) 省、自治

9、區(qū)、直轄市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu) 省轄市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu) 縣級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu) 我國(guó)國(guó)網(wǎng)公司的五級(jí)調(diào)度體系，分別是 國(guó)家電力調(diào)度通信中心，簡(jiǎn)稱國(guó)調(diào)； 東北、華北、華東、華中、西北電力調(diào)通中心，簡(jiǎn)稱網(wǎng)調(diào)； 各?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）電力調(diào)度通信中心，簡(jiǎn)稱省調(diào)； 還有270個(gè)地調(diào)和2000多個(gè)縣調(diào) 南方電網(wǎng)和國(guó)家電網(wǎng)的關(guān)系,各級(jí)調(diào)度中心的基本任務(wù),國(guó)家調(diào)度中心 在線收集各大區(qū)網(wǎng)和有關(guān)省網(wǎng)的重點(diǎn)測(cè)點(diǎn)工況和全國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行狀況，作統(tǒng)計(jì)分析、生產(chǎn)報(bào)表、提供電能情況。 進(jìn)行大區(qū)互聯(lián)系統(tǒng)的潮流、穩(wěn)定、短路電流及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算機(jī)通信，校核計(jì)算的正確性，并向下一級(jí)傳送。 作中、長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，并提出對(duì)策。 總結(jié)：管轄若干網(wǎng)調(diào)；掌

10、握全國(guó)發(fā)電量及負(fù)荷，協(xié)調(diào)大區(qū)級(jí)的功率傳輸，了解各大區(qū)電力系統(tǒng)的安全狀況。,各級(jí)調(diào)度中心的基本任務(wù),大區(qū)網(wǎng)局調(diào)度中心 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和安全分析。 進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，制定開(kāi)停機(jī)計(jì)劃、水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度日分配計(jì)劃，閉環(huán)或開(kāi)環(huán)指導(dǎo)自動(dòng)發(fā)電控制。 省(市)間和有關(guān)大區(qū)網(wǎng)的供受電量的計(jì)劃編制和分析。 進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，通過(guò)計(jì)算機(jī)通信校核各種分析計(jì)算的正確性并上報(bào)下傳。 總結(jié)：管轄若干省調(diào)及大型電廠和500kV，330kV變電站；維持系統(tǒng)的頻率，執(zhí)行水火電聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃和調(diào)峰，保證全系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。,各級(jí)調(diào)度中心的基本任務(wù),省級(jí)調(diào)度中心 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集和

11、監(jiān)控。必須對(duì)電網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓水平，功率進(jìn)行采集計(jì)算，進(jìn)行控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度。 進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，制定開(kāi)停機(jī)計(jì)劃、水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度日分配計(jì)劃，編制地區(qū)間和省間有關(guān)網(wǎng)的供受電量的計(jì)劃，閉環(huán)或開(kāi)環(huán)指導(dǎo)自動(dòng)發(fā)電控制。 進(jìn)行記錄如功率總加，開(kāi)關(guān)變位，存檔和制表打印。 進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，通過(guò)計(jì)算機(jī)通信校核各種分析計(jì)算的正確性并上報(bào)下傳。 總結(jié)：管轄若干地調(diào)及中小型電廠和220kv變電站；保證省屬電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證電能質(zhì)量，執(zhí)行自動(dòng)發(fā)電控制，實(shí)行安全分析和安全控制。,各級(jí)調(diào)度中心的基本任務(wù),地區(qū)調(diào)度中心 采集當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的各種信息，進(jìn)行安全監(jiān)控。 進(jìn)行有關(guān)站點(diǎn)（直接站

12、點(diǎn)和集控站點(diǎn)）的遠(yuǎn)方操作，變壓器分接頭調(diào)節(jié)，電力電容器的投切等。 用電負(fù)荷的管理。 總結(jié)：管轄若干縣調(diào)、配電控制中心和110kV及以下的變電站；對(duì)地區(qū)電力系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)視和控制，用電負(fù)荷的管理以及電壓和無(wú)功功率的優(yōu)化運(yùn)行。,各級(jí)調(diào)度中心的基本任務(wù),縣級(jí)調(diào)度中心 根據(jù)不同類型實(shí)現(xiàn)不同程度的數(shù)據(jù)采集和安全監(jiān)視功能。 有條件的縣調(diào)可實(shí)現(xiàn)機(jī)組起停、斷路器遠(yuǎn)方操作和電力電容器的投切。 負(fù)荷分配、負(fù)荷控制。 向上級(jí)調(diào)度發(fā)送必要的實(shí)時(shí)信息。 總結(jié)：縣級(jí)則主要是分配負(fù)荷和負(fù)荷控制。,6 電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),等式約束,系統(tǒng)中發(fā)出的總有功、無(wú)功任何時(shí)候同系統(tǒng)中的有功、無(wú)功負(fù)荷（包括線損）相平衡。,不等式約束,涉及安全

13、運(yùn)行的參數(shù)應(yīng)處于允許范圍內(nèi)。,五種運(yùn)行狀態(tài),正常狀態(tài) 警戒狀態(tài) 緊急狀態(tài) 系統(tǒng)崩潰 恢復(fù)狀態(tài),為什么要聯(lián)網(wǎng)？,減少備用容量。 故障時(shí)不同電網(wǎng)間互相支援。 綜合利用水力、火力、核能等發(fā)電能源，以解決能源資源與負(fù)荷分布地域間的不平衡。 利用時(shí)差和季節(jié)錯(cuò)開(kāi)負(fù)荷高峰，減少總的裝機(jī)容量 。 采用大容量機(jī)組， 節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。,我國(guó)目前的電網(wǎng)狀況,特點(diǎn)：大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動(dòng)控制 加速建設(shè)特高壓電網(wǎng)（750kV示范工程已于2005年投產(chǎn)，1000kV示范工程正在建設(shè)） 裝機(jī)容量超過(guò)2000MW電網(wǎng)11個(gè) 已形成330kV、500kV主網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 1990年華中與華東實(shí)現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)（500kV直流輸電線